具有优异低温抗动态撕裂性能的X70管线钢及其制造方法技术

技术编号:19447865 阅读:55 留言:0更新日期:2018-11-14 17:05
具有优异低温抗动态撕裂性能的X70管线钢及其制造方法,其成分重量百分比为:C 0.025~0.08%,Si 0.1~0.4%,Mn 1.1~1.6%,P≤0.02%,S≤0.003%,Cu≤0.2%,Ni 0.31~0.50%,Cr≤0.2%,Mo≤0.2%,Nb 0.04~0.08%,Ti 0.005~0.02%,Ca:0.001~0.005%,Al 0.02~0.05%,B≤0.0005%,N 0.001~0.006%,O≤0.005%,其余为Fe及夹杂;且,0.25%≤(C+Mn/6)≤0.33%,0.10%≤(Mo+Cr)≤0.40%。本发明专利技术针对寒冷地区天然气管线工程建设的需要,在‑60℃超低温下具有优异抗动态撕裂性能;管线钢的屈服强度Rt0.5≥485MPa,抗拉强度Rm≥570MPa,延伸率A50.8≥15%;‑60℃冲击性能:冲击功AKV≥250J;‑60℃DWTT性能:断口剪切面积率SA%≥85%。

【技术实现步骤摘要】
具有优异低温抗动态撕裂性能的X70管线钢及其制造方法
本专利技术涉及管线钢,特别涉及一种具有优异低温抗动态撕裂性能的X70管线钢及其制造方法,在-60℃超低温环境下具有优异的冲击韧性和抗动态撕裂性能,可用于制造低温环境下服役的高频电阻焊(HFW)管线管,应用于寒冷地区的油气输送管道。
技术介绍
管道运输是长距离输送石油天然气最经济、最高效的输送方式,工程常用的管线管有HFW焊管、螺旋缝埋弧焊管、直缝埋弧焊管。其中,HFW焊管以热轧带钢为制管原材料,带钢经排辊成型后,在高频电流的集肤效应和邻近效应下,边缘发生融化,随后在挤压辊的作用下压力焊接制成焊管,HFW焊管具有原料成本低、生产效率高的优势,在管线工程中得到了广泛应用,逐渐向厚壁、高强、低温高韧性发展。随着能源需求的增加,油气开采地远离终端用户,输送管道途经恶劣环境,在极寒地区的管线服役温度低至-45℃,设计要求管线管具有优异的低温韧性。落锤撕裂试验(DWTT)作为检验管线钢低温抗动态撕裂性能的关键指标,是制造低温HFW管线管用热轧带钢的重要技术难点,行业标准APISpec5L要求,在规定温度下进行DWTT试验时,试样的的断口剪切面积率均值应在85%及以上,因此,管线行业通常将85%FATT(FractureAppearanceTransitionTemperature)作为DWTT试验的韧脆转变温度,该转变温度应低于工程应用设计的最低服役温度。当管线钢壁厚增加时,满足低温DWTT性能的难度会显著增加,需从组织设计角度出发,通过成分和工艺的匹配,合理控制显微组织的相比例,获得均匀、细化的高韧性铁素体和针状铁素体组织。中国专利号200880006850.5公开了“低温韧性优异的管线管用高强度热轧钢板及其制造方法”,该专利重点强调了显微组织的的特性,板厚中部与板面平行的{211}面与{111}面的X射线衍射强度比为1.1以上,Nb和/或Ti的碳氮化物析出物的密度为1017~1018个/cm3。在产品实现途径上采用15~50℃/s的冷却速度,在450~650℃进行卷取,钢板的低温韧性表现在DWTT试验的85%FATT为-20至-35℃。国际专利WO2009145328公开了一种具有X80以上强度兼具低温韧性和延展性破坏停止性能的管线管用热轧钢板的制造方法,其显微组织中以平均粒径1~3nm且平均密度为3~30×1022个/m3的方式分散含有包含Nb的析出物,含有以百分比计为50%以上的粒状贝氏体铁素体和/或准多边形铁素体,还含有包含Ti氮化物的析出物,其平均当量圆直径为0.1~3μm,且含有以其个数计为50%以上的包含Ca、Ti和Al的复合氧化物。该专利产品的卷取温度为500~650℃以确保微合金化元素析出,其85%FATT在-20至-40℃范围。中国专利201110179945.0公开了一种通过薄板坯连铸连轧生产具有优异低温韧性X65管线钢带钢的方法,该专利采用了较高的Cr含量(0.20~0.35%),并通过添加V提高强度,未添加Ni、Mo元素,工艺上采用450~550℃卷取,具有较好的低温韧性,DWTT试验的韧脆转变可低至-40℃。中国专利200810233917.0公开了一种低温韧性优良的X80管线钢热轧板卷的制造方法,采用了较高的Mo含量(0.2~0.4%)以提高强度,Ni含量小于0.30%,该专利仅表述了-15℃的DWTT性能,并未对更低温度的DWTT性能进行说明。中国专利201380019782.7公开了一种屈服强度400MPa以上,-50℃夏比冲击功150J以上的电阻焊钢管。该专利的重点在于使用专利技术的方法可有效提高钢管焊缝的低温冲击韧性,而未提及管体的低温抗动态撕裂性能。中国专利201410134149.9公开了具有优异低温韧性的管线钢及其制造工艺,该专利产品是采用中厚板轧机轧制的管线钢板,而并非管线钢带钢,在成分上也与本专利技术存在较大差异,该专利采用了低Mn含量(0.55~0.72%)和高Ni含量(0.55~0.80%)的设计。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有优异低温抗动态撕裂性能的X70管线钢及其制造方法,针对寒冷地区天然气管线工程建设的需要,在-60℃超低温下具有优异抗动态撕裂性能;所述管线钢的屈服强度Rt0.5≥485MPa,抗拉强度Rm≥570MPa,延伸率A50.8≥15%;-60℃冲击性能:冲击功AKV≥250J;-60℃DWTT性能:断口剪切面积率SA%≥85%。为达到上述目的,本专利技术的技术方案是:本专利技术针对寒冷地区管线工程对管线管的低温韧性要求,尤其是对抗动态撕裂性能的要求,采用相对较高Ni含量,以及Nb、Ti微合金化的成分设计方法,配合低温终轧、高冷速、低温卷取工艺,13~18mm厚度规格钢的DWTT试验85%FATT可低至-60℃。具体的,本专利技术具有优异低温抗动态撕裂性能的X70管线钢,其成分重量百分比为:C:0.025~0.080%,Si:0.10~0.40%,Mn:1.10~1.60%,P≤0.02%,S≤0.003%,Cu≤0.20%,Ni:0.31~0.50%,Cr≤0.20%,Mo≤0.20%,Nb:0.04~0.08%,Ti:0.005~0.020%,Ca:0.001~0.005%,Al:0.02~0.05%,B≤0.0005%,N:0.001~0.006%,O≤0.005%,其余为Fe及不可避免的夹杂;且满足0.25%≤(C+Mn/6)≤0.33%,0.10%≤(Mo+Cr)≤0.40%。又,本专利技术所述管线钢的显微组织以细小铁素体和针状铁素体为主,比例达80%以上。在本专利技术钢的成分设计中:碳C:钢铁中最基本的强化元素,一方面通过固溶机制起到强化的作用,另一方面与强碳化物形成元素形成碳化物析出,起到沉淀强化的作用,过高的C含量也会导致组织中形成尺寸较大碳化物,降低管线钢的低温韧性,所以C控制在0.025~0.080%。硅Si:固溶强化元素,同时也是钢中的脱氧元素,但含量过高会恶化钢材的焊接性能,同时不利于轧制过程中热轧氧化铁皮去除,因此Si含量控制在0.10~0.40%。锰Mn:通过固溶强化提高钢的强度,是低碳低合金钢中最主要、经济的强化元素之一。Mn还是扩大γ相区的元素,可降低γ→α相变温度,有助于获得细小的相变产物,提高强韧性;同时Mn也是易偏析元素,当Mn含量较高时,Mn偏析会导致钢板中心生成低韧性的硬相组织,较高的固溶Mn也会导致钢的硬化能力增加,降低其低温抗动态撕裂性能,本专利技术中Mn含量限定为1.10~1.60%。碳当量CEQ是决定低合金高强度钢的强度等级的关键成分指标,其中,C元素和Mn元素又是决定CEQ的关键,对于本专利技术钢种,当C+Mn/6<0.25时,强度很难达到X70,当C+Mn>0.33时,在本专利技术采用的高冷速、低温卷取工艺下得到的组织硬化能力过高,抗低温动态撕裂性能显著下降,因此,本专利技术将其设为0.25≤C+Mn/6≤0.33。铜Cu:提高钢的耐腐蚀性的元素,有利于管线钢的抗HIC性能,并通过固溶强化提高强度,但Cu是低熔点元素,含量过高时,热轧时容易在钢板表面形成脆性裂纹,通常被称作“铜裂”,因此,本专利技术控制Cu含量≤0.20%。镍Ni:可与Cu元素形成颗粒状复合相,避免本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.具有优异低温抗动态撕裂性能的X70管线钢,其成分重量百分比为:C:0.025~0.080%,Si:0.10~0.40%,Mn:1.10~1.60%,P≤0.02%,S≤0.003%,Cu≤0.20%,Ni:0.31~0.50%,Cr≤0.20%,Mo≤0.20%,Nb:0.04~0.08%,Ti:0.005~0.020%,Ca:0.001~0.005%,Al:0.02~0.05%,B≤0.0005%,N:0.001~0.006%,O≤0.005%,其余为Fe及不可避免的夹杂;且满足0.25%≤(C+Mn/6)≤0.33%,0.10%≤(Mo+Cr)≤0.40%。

【技术特征摘要】
1.具有优异低温抗动态撕裂性能的X70管线钢,其成分重量百分比为:C:0.025~0.080%,Si:0.10~0.40%,Mn:1.10~1.60%,P≤0.02%,S≤0.003%,Cu≤0.20%,Ni:0.31~0.50%,Cr≤0.20%,Mo≤0.20%,Nb:0.04~0.08%,Ti:0.005~0.020%,Ca:0.001~0.005%,Al:0.02~0.05%,B≤0.0005%,N:0.001~0.006%,O≤0.005%,其余为Fe及不可避免的夹杂;且满足0.25%≤(C+Mn/6)≤0.33%,0.10%≤(Mo+Cr)≤0.40%。2.如权利要求1所述的具有优异低温抗动态撕裂性能的X70管线钢,其特征是,所述管线钢的显微组织以细小铁素体和针状铁素体为主,比例达80%以上。3.如权利要求1所述的具有优异低温抗动态撕裂性能的X70管线钢,其特征是,所述管线钢的屈服强度Rt0.5≥485MPa,抗拉强度Rm≥570MPa,延伸率A50.8≥15%;-60℃冲击性能:冲击功AKV≥250J;-60℃DW...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙磊磊郑磊章传国柏明卓沈建兰屈献永
申请(专利权)人:宝山钢铁股份有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1